專利名稱：徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聯(lián)軸器。
背景技術(shù)：
聯(lián)軸器在機械傳動中有著廣泛的應用，它可以將一個軸的運動和動力傳遞給另一個軸，是一種重要的運動聯(lián)接部件。聯(lián)軸器的基本運動要求是，兩軸的傳動比應恒為常數(shù)。常用的聯(lián)軸器，如齒式、鏈式、簧式、膜式、輪胎式、彈性柱銷式等，均能同時實現(xiàn)軸向、徑向和轉(zhuǎn)角相對運動，但是，能實現(xiàn)的徑向最大補償位移一般不超過6.3mm。另一類平面連桿式聯(lián)軸器，如十字滑塊聯(lián)軸器、Schmit(史密特)聯(lián)軸器，分別選用的是平面四連桿機構(gòu)和平面六連桿機構(gòu)，是一類專用的徑向聯(lián)軸器，能實現(xiàn)較大的徑向相對運動位移。十字滑塊聯(lián)軸器能實現(xiàn)最大徑向位移Δymax＝0.4d，d為軸直徑，由于中間十字滑塊在運動過程中會產(chǎn)生較大慣性力，所以，適用于低速場合。中國專利號為03228230.3的發(fā)明專利說明書中公開了一種可移可轉(zhuǎn)式剛性聯(lián)軸器，該發(fā)明雖對被聯(lián)接兩軸的適應能力比較強，但不適用于高速和重載場合。
而在實際工程應用中，有許多場合需要高速、大功率和較大徑向位移偏差的聯(lián)軸器。如電動列車的傳動系統(tǒng)，電機輸出軸通過一級圓錐齒輪變向和減速，通過花鍵聯(lián)接驅(qū)動一側(cè)的列車車輪，轉(zhuǎn)速高，傳遞的功率大。列車在行駛過程中由于路軌的不平等因素，列車車輪與電機輸出軸之間會產(chǎn)生垂直方向的位移即徑向位移，最大可達20mm。如果花鍵軸與列車車輪之間直接剛性聯(lián)接，則會在圓錐齒輪傳動中產(chǎn)生間隙，其它零件也會產(chǎn)生附加載荷，這顯然對高速行駛不利。在電動和內(nèi)燃機混合驅(qū)動的軍艦上，內(nèi)燃機和驅(qū)動螺旋槳之間的傳動系統(tǒng)也存在同樣的問題。又比如橡膠軋機上的兩個軋輥的運動，在現(xiàn)有的機器上，采用的是由電機帶動一對長齒齒輪，兩個齒輪分別與兩軋輥軸一起轉(zhuǎn)動，從而使兩軋輥轉(zhuǎn)動軋制橡膠。當軋制橡膠厚度變化時，需調(diào)節(jié)兩個軋輥的中心距，兩個齒輪的中心距也隨之發(fā)生變化，這樣就使得兩個齒輪之間產(chǎn)生間隙。印染機械上軋輥的運動也存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能滿足較大徑向運動位移要求且能適合高速大功率應用場合的徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器。本發(fā)明的進一步目的在于上述徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器能滿足轉(zhuǎn)角位移的要求。
本發(fā)明的總體構(gòu)思如下要使得由平面連桿機構(gòu)組成的徑向聯(lián)軸器能適應高速運動場合，關(guān)鍵是使機構(gòu)中構(gòu)件在運動過程中的慣性力能自身平衡，對稱結(jié)構(gòu)的機構(gòu)能滿足這一要求。另一方面，為滿足大功率應用需要，可選用多桿式平面連桿機構(gòu)。
圖1為一種對稱結(jié)構(gòu)平面十二連桿機構(gòu)運動簡圖。構(gòu)件x和構(gòu)件y是機構(gòu)的兩個連架桿，并為兩個三副構(gòu)件，分別作為聯(lián)軸器的運動輸入軸和輸出軸。構(gòu)件x和構(gòu)件y的尺度之間滿足A0A1‾=A0A2‾=A0A3‾=C0C1‾=C0C2‾=C0C3‾,]]>而且， 和 之間分別成120°分布， 和 之間也分別成120°分布。構(gòu)件e稱為連桿，且它們的長度都相等。構(gòu)件z、z′和z″在B0點構(gòu)成復合鉸鏈，也稱復合轉(zhuǎn)動副，三個構(gòu)件的長度分別相等，且B0點分別為構(gòu)件z、z′和z″長度的中點。由機構(gòu)學可以證明，該對稱結(jié)構(gòu)的平面十二連桿機構(gòu)在運動過程中，構(gòu)件x和構(gòu)件y之間能保證恒定傳動比為1，即恒定等速；B0點的運動速度恒為0；當兩個機架點A0和C0點之間的距離 改變時，也就是聯(lián)軸器的輸入軸和輸出軸之間有徑向位移時，構(gòu)件x和構(gòu)件y之間的恒等速關(guān)系，以及B0點的運動速度恒為0的特點都不會改變。由于機構(gòu)的特點，當兩個機架點A0和C0點之間的距離 改變時，仍然能使得構(gòu)件x和構(gòu)件y之間保證恒等速的關(guān)系，這就滿足了作為徑向聯(lián)軸器的最基本的運動要求，可以設(shè)計成徑向聯(lián)軸器。另外，機構(gòu)中的構(gòu)件x和y繞固定點轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使其質(zhì)心位于轉(zhuǎn)動點，在勻速轉(zhuǎn)動時，慣性力和慣性力矩分別等于0。機構(gòu)中的所有連桿全部是對稱分布，所以，慣性力和慣性力矩能互相抵消而平衡。機構(gòu)中的構(gòu)件z、z′和z″，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時也使其質(zhì)心位于自身的幾何中心，即圖中的B0點，而B0點的運動速度恒為0，所以，慣性力恒為0，而由于構(gòu)件z、z′和z″的轉(zhuǎn)速不一致，它的慣性力矩不等于0。在選擇機構(gòu)的尺度時，使得構(gòu)件z、z′和z″具有較小的轉(zhuǎn)動加速度，從而使其具有較小的慣性力矩。由于機構(gòu)的這一特點，設(shè)計成的徑向聯(lián)軸器能適應高速運動場合。上述兩個連架桿轉(zhuǎn)動點之間的距離就是兩軸之間的徑向位移偏差。只要能保證兩連架桿整周回轉(zhuǎn)，即為雙曲柄，兩個連架桿轉(zhuǎn)動點之間的距離可以任意改變，所以，這種聯(lián)軸器能實現(xiàn)兩軸之間比較大的徑向位移。為了滿足兩軸間轉(zhuǎn)角位移的要求，將A1、A2、A3、c1、c2和c3處的轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)設(shè)計成帶有彈性件的結(jié)構(gòu)，變成球面轉(zhuǎn)動副。圖2描述了本發(fā)明中將圖1中機構(gòu)的復合鉸鏈(復合轉(zhuǎn)動副)，變成具有相同運動效應的三個同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)后的機構(gòu)結(jié)構(gòu)情況。為了在結(jié)構(gòu)上能方便地實現(xiàn)構(gòu)件z、z′和z″在B0點構(gòu)成的復合鉸鏈，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，將構(gòu)件z、z′和z″變成圖2所示的三個同心的圓環(huán)，圓心即為原來的B0點。這三個圓環(huán)之間的相對轉(zhuǎn)動中心仍然為B0點，所以，與圖1所示機構(gòu)的運動效果是等效的。
根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明的具體方案如下該聯(lián)軸器具有左、右相對設(shè)置的兩聯(lián)接盤即為上述兩連架桿，兩聯(lián)接盤之間設(shè)有同心且相鄰間動配合的大、中、小圓環(huán)，大、中、小圓環(huán)上各對稱固結(jié)有2個輻板組件，每個輻板組件聯(lián)接一連桿，輻板組件與連桿的聯(lián)接由銷軸通過輻板組件上的銷接孔與連桿上的銷接孔將兩者聯(lián)接，兩聯(lián)接盤上各設(shè)有呈均勻分布的3個聯(lián)接孔，上述與輻板組件聯(lián)接的連桿以間隔位置的3根連桿為一組，兩組連桿分別與兩聯(lián)接盤聯(lián)接，連桿與聯(lián)接盤的聯(lián)接各由聯(lián)接軸通過連桿上的聯(lián)接孔與聯(lián)接盤上對應的聯(lián)接孔將兩者聯(lián)接；各輻板組件上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h一致；各聯(lián)接盤上的聯(lián)接孔中心至各自聯(lián)接盤中心的距離j一致且與輻板組件上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h相同。
所述聯(lián)接軸與連桿聯(lián)接的一側(cè)中部為球體，所述連桿的聯(lián)接孔內(nèi)設(shè)有與連桿具有球體一側(cè)相配合的橡膠彈性軸套，連桿與橡膠彈性軸套呈彈性聯(lián)接；所述聯(lián)接軸與聯(lián)接盤聯(lián)接的一側(cè)為錐形且與聯(lián)接盤的錐形孔緊配合。
上述大、中、小圓環(huán)上固結(jié)的各輻板組件均由相對設(shè)置的左、右輻板組成，左、右輻板上各設(shè)有與銷軸動配合的鉸接孔。
上述大、中、小圓環(huán)各由左、右圓環(huán)通過螺釘聯(lián)接而成。
上述大圓環(huán)的左、右圓環(huán)與中圓環(huán)的左、右圓環(huán)之間設(shè)有軸承，軸承處于大圓環(huán)的左、右圓環(huán)與中圓環(huán)的左、右圓環(huán)相對面上的凹槽內(nèi)；中圓環(huán)的左、右圓環(huán)與小圓環(huán)的左、右圓環(huán)之間設(shè)有軸承，軸承處于中圓環(huán)的左、右圓環(huán)與小圓環(huán)的左、右圓環(huán)相對面上的凹槽內(nèi)。
上述軸承均采用雙圓柱滾子軸承。
現(xiàn)有的技術(shù)中，十字滑塊聯(lián)軸器由平面四連桿機構(gòu)構(gòu)成、Schmit(史密特)聯(lián)軸器由平面六連桿機構(gòu)構(gòu)成，中國專利號為03228230.3的發(fā)明“可移可轉(zhuǎn)式剛性聯(lián)軸器”選用的是平面八連桿機構(gòu)，本發(fā)明選用的是對稱結(jié)構(gòu)的平面十二連桿機構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有如下特點1，本發(fā)明由平面十二連桿機構(gòu)構(gòu)成，與由四連桿機構(gòu)、六連桿機構(gòu)和八連桿機構(gòu)構(gòu)成的聯(lián)軸器相比，能承受較大的載荷，傳遞較大的功率。
2，本發(fā)明選用的是對稱結(jié)構(gòu)的機構(gòu)，而且，結(jié)構(gòu)設(shè)計時，聯(lián)軸器的整體也設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)，所以，慣性力能自身平衡，適用于高速應用場合。
3，本發(fā)明的連桿與輸入、輸出構(gòu)件之間的轉(zhuǎn)動副中設(shè)有橡膠彈性軸套，這就將原來的轉(zhuǎn)動副擴大為球面副。當連桿與輸入、輸出構(gòu)件之間是轉(zhuǎn)動副聯(lián)接時，輸入軸和中間圓環(huán)以及輸出軸和中間圓環(huán)之間只能實現(xiàn)在與輸入軸輸出軸軸線相垂直的平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，同樣，輸入軸和輸出軸之間也只能實現(xiàn)在與輸入軸輸出軸軸線相垂直的平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，也就是輸入軸和輸出軸之間只能實現(xiàn)徑向位移。當連桿與輸入、輸出構(gòu)件之間擴大為球面副聯(lián)接時，輸入軸和中間圓環(huán)以及輸出軸和中間圓環(huán)之間不僅能實現(xiàn)沿徑向的位移，而且能實現(xiàn)轉(zhuǎn)角位移，也就是輸入軸和輸出軸之間能實現(xiàn)徑向位移和轉(zhuǎn)角位移。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖1為十二連桿機構(gòu)運動簡圖；圖2為與圖1所示的十二連桿機構(gòu)具有相同運動效應的同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)運動簡圖；圖3為本發(fā)明的實施例結(jié)構(gòu)簡圖；圖4為圖3A-A剖視圖；圖5為聯(lián)接盤示圖。
具體實施例方式
圖3至圖5所示的實施例具有相對設(shè)置的左、右兩聯(lián)接盤1。兩聯(lián)接盤1之間設(shè)有同心且相鄰間動配合的大、中、小圓環(huán)3、4、5。由于加工工藝的需要，大圓環(huán)3由左、右圓環(huán)3-1、3-2通過螺釘聯(lián)接而成，中圓環(huán)4由左、右圓環(huán)4-1、4-2通過螺釘聯(lián)接而成，小圓環(huán)5由左、右圓環(huán)5-1、5-2通過螺釘聯(lián)接而成。大圓環(huán)的左、右圓環(huán)3-1、3-2與中圓環(huán)的左、右圓環(huán)4-1、4-2相對面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有雙圓柱滾子軸承9。中圓環(huán)的左、右圓環(huán)4-1、4-2與小圓環(huán)的左、右圓環(huán)5-1、5-2的相對面上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有雙圓柱滾子軸承8，由于空間的限制，軸承8選擇2個小規(guī)格的雙圓柱滾子軸承，兩軸承8之間由軸承隔套12相隔。大圓環(huán)3與中圓環(huán)4之間可相對轉(zhuǎn)動，中圓環(huán)4與小圓環(huán)5之間可相對轉(zhuǎn)動。上述的大、中、小圓環(huán)構(gòu)成復合轉(zhuǎn)動副即為圖2中的構(gòu)件z、z′和z″在B0點構(gòu)成的復合鉸鏈。
大、中、小圓環(huán)3、4、5上各對稱設(shè)有兩輻板組件13、14、15。上述輻板組件均由相對設(shè)置的左、右輻板組成，圖3中顯示了大圓環(huán)3上的輻板組件13由相對設(shè)置的左、右輻板13-1和13-2組成；小圓環(huán)15上的輻板組件15由相對設(shè)置的左、右輻板15-1和15-2組成。由于大、中、小圓環(huán)各由左、右圓環(huán)組成，所以大圓環(huán)3上的兩輻板組件13是分別設(shè)置在大圓環(huán)3的左、右圓環(huán)3-1、3-2上，中圓環(huán)4上的兩輻板組件14是分別設(shè)置在中圓環(huán)4的左、右圓環(huán)4-1、4-2上，小圓環(huán)5上的兩輻板組件15是分別設(shè)置在小圓環(huán)5的左、右圓環(huán)5-1、5-2上。所有輻板組件的左、右輻板焊接在對應的圓環(huán)上。在輻板組件的左、右輻板上設(shè)有相對的銷軸孔，各輻板銷軸孔中心至各自圓環(huán)中心的距離h是一致的(見圖4)。每對左、右輻板之間設(shè)有連桿6，連桿6與圖2中的連桿是一致的。左、右輻板與連桿6的聯(lián)接采取在左、右輻板上的銷軸孔與連桿6的幅板端銷軸孔內(nèi)固定有軸套11，銷軸2插入軸套11內(nèi)且為動配合而構(gòu)成轉(zhuǎn)動副。
在兩聯(lián)接盤1上各設(shè)有均勻分布即呈等間距120°分布的三聯(lián)接孔1-1(見圖5)，聯(lián)接盤1上的聯(lián)接孔中心至各自聯(lián)接盤中心的距離j一致且與輻板上的銷軸孔中心至圓環(huán)中心的距離h相同。間隔位置的3根連桿為一組，即圖4中的3根連桿6-1為一組，另3根連桿6-2為一組。每組連桿的三連桿分屬于大、小、中圓環(huán)，兩組連桿分別與兩聯(lián)接盤1聯(lián)接，連桿6通過聯(lián)接軸7與聯(lián)接盤1上對應的聯(lián)接孔聯(lián)接。所述聯(lián)接軸7與連桿6聯(lián)接的一側(cè)中部為球體7-1，連桿6的聯(lián)接孔內(nèi)設(shè)有與連桿6具有球體7-1一側(cè)相配合的橡膠彈性軸套17，連桿6的球體7-1與橡膠彈性軸套17之間形成球面副呈球面彈性聯(lián)接。聯(lián)接軸7與聯(lián)接盤1聯(lián)接的一例為錐形且與聯(lián)接盤1的錐形孔1-1緊配合，并由螺母16固定。本發(fā)明在應用時，兩聯(lián)接盤1分別聯(lián)接輸入軸和輸出軸。
權(quán)利要求
1.一種徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，具有左、右相對設(shè)置的兩聯(lián)接盤(1)，其特征在于兩聯(lián)接盤(1)之間設(shè)有同心且相鄰間動配合的大、中、小圓環(huán)(3、4、5)，大、中、小圓環(huán)(3、4、5)上各對稱固結(jié)有2個輻板組件，每個輻板組件聯(lián)接一連桿(6)，輻板組件與連桿(6)的聯(lián)接由銷軸(2)通過輻板組件上的銷接孔與連桿(6)上的銷接孔將兩者聯(lián)接，兩聯(lián)接盤(1)上各設(shè)有呈均勻分布的3個聯(lián)接孔(1-1)，上述與輻板組件聯(lián)接的連桿(6)以間隔位置的3根連桿為一組，兩組連桿分別與兩聯(lián)接盤(1)聯(lián)接，連桿(6)與聯(lián)接盤(1)的聯(lián)接各由聯(lián)接軸(7)通過連桿(6)上的聯(lián)接孔與聯(lián)接盤(1)上對應的聯(lián)接孔將兩者聯(lián)接；各輻板組件(13、14、15)上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h一致；各聯(lián)接盤上的聯(lián)接孔(1-1)中心至各自聯(lián)接盤中心的距離j一致且與輻板組件上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，其特征在于所述聯(lián)接軸(7)與連桿(6)聯(lián)接的一側(cè)中部為球體(7-1)，所述連桿(6)的聯(lián)接孔內(nèi)設(shè)有與連桿(6)具有球體(7-1)一側(cè)相配合的橡膠彈性軸套(17)，連桿(6)與橡膠彈性軸套(17)呈彈性聯(lián)接；所述聯(lián)接軸(7)與聯(lián)接盤(1)聯(lián)接的一側(cè)為錐形且與聯(lián)接盤(1)的錐形孔(1-1)緊配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，其特征在于大、中、小圓環(huán)(3、4、5)上的各輻板組件(13、14、15)均由相對設(shè)置的左、右輻板組成，連桿(6)聯(lián)接在左、右輻板之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的徑向聯(lián)軸器，其特征在于大、中、小圓環(huán)(3、4、5)各由左、右圓環(huán)(3-1、3-2)、(4-1、4-2)、(5-1、5-2)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，其特征在于大圓環(huán)的左、右圓環(huán)(3-1、3-2)與中圓環(huán)的左、右圓環(huán)(4-1、4-2)之間設(shè)有軸承(9)，軸承(9)處于大圓環(huán)的左、右圓環(huán)(3-1、3-2)與中圓環(huán)的左、右圓環(huán)(4-1、4-2)相對面上的凹槽內(nèi)；中圓環(huán)的左、右圓環(huán)(4-1、4-2)與小圓環(huán)的左、右圓環(huán)(5-1、5-2)之間設(shè)有軸承(8)，軸承(8)處于中圓環(huán)的左、右圓環(huán)(4-1、4-2)與小圓環(huán)的左、右圓環(huán)(5-1、5-2)相對面上的凹槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，其特征在于上述軸承(8、9)均采用雙圓柱滾子軸承。
全文摘要
一種徑向轉(zhuǎn)角聯(lián)軸器，具有左、右相對設(shè)置的兩聯(lián)接盤，兩聯(lián)接盤之間設(shè)有同心且相鄰間動配合的大、中、小圓環(huán)，大、中、小圓環(huán)上各對稱固結(jié)有2個輻板組件，每個輻板組件聯(lián)接一連桿，輻板組件與連桿的聯(lián)接由銷軸通過輻板組件上的銷接孔與連桿上的銷接孔將兩者聯(lián)接，兩聯(lián)接盤上各設(shè)有呈均勻分布的3個聯(lián)接孔，上述與輻板組件聯(lián)接的連桿以間隔位置的3根連桿為一組，兩組連桿分別與兩聯(lián)接盤聯(lián)接，連桿與聯(lián)接盤的聯(lián)接各由聯(lián)接軸通過連桿上的聯(lián)接孔與聯(lián)接盤上對應的聯(lián)接孔將兩者聯(lián)接；各輻板組件上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h一致；各聯(lián)接盤上的聯(lián)接孔中心至各自聯(lián)接盤中心的距離j一致且與輻板組件上的銷接孔中心至圓環(huán)中心的距離h相同。本發(fā)明能滿足較大徑向運動位移要求且能適合高速大功率應用場合和能滿足轉(zhuǎn)角位移的要求。
文檔編號F16D3/02GK1818408SQ20051007077
公開日2006年8月16日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者曹清林, 陳修祥 申請人:江蘇技術(shù)師范學院